紫外线/氯高级氧化降解甲基异噻唑啉酮

采用紫外线/氯高级氧化技术处理水中非氧化性杀菌剂甲基异噻唑啉酮(methylisothiazolinone,MIT),阐明了氯投加量、光强、pH值对MIT降解的影响。研究表明,紫外线/氯高级氧化可以有效去除水中的MIT,且效果优于单独紫外线照射和单独氯氧化的处理效果。MIT的紫外线、氯氧化和紫外线/氯高级氧化降解符合准一级动力学模型,其表观降解速率常数kobs分别为0.037、0.061和0.086 min-1。对于紫外线/氯高级氧化技术,提高氯投加量和紫外线光强能够促进MIT的降解。紫外线/氯高级氧化在酸性条件下对MIT的处理效果较好,不同pH条件下MIT的降解速率顺序为pH 5pH 6pH 7pH 8。研究对MIT处理过程中的消毒副产物产生情况进行了检测,结果表明,紫外线/氯高级氧化处理MIT过程中可生成水合氯醛,单独氯氧化过程中没有检测到水合氯醛的生成。MIT初始浓度30 mg·L~(-1)、氯投加量40 mg·L~(-1)、紫外剂量为2 340 m J·cm-2时水合氯醛的生成量为4.2μg·L~(-1),低于我国水源地标准限值(10μg·L~(-1))。     

臭氧-氯顺序灭活地下水源水中真菌的效能

以地下水源水中真菌为研究对象,研究了单独氯灭活、单独臭氧灭活以及臭氧-氯顺序灭活的灭菌效果,并用Berenbaum公式判断了2种消毒剂联合作用的性质,同时考察了预臭氧浓度和预臭氧时间对灭活效果的影响。结果表明:单独氯灭活时,当Ct=40 min·mg·L-1时,真菌存活率仅为7%;单独臭氧灭活时,当Ct=9 min·mg·L-1时,真菌存活率仅为10%;与单独消毒剂灭活相比,臭氧-氯顺序灭活对真菌的灭活效果更明显,1.0 mg·L-1臭氧作用1 min后接2.0 mg·L-1氯作用5 min,真菌存活率仅为11.7%;用Berenbaum公式计算得出臭氧和氯顺序灭活真菌是一种协同作用,且随着预臭氧浓度的增大、预臭氧时间的延长,灭活效果越好,协同作用越强。     

钛基锡锑阳极电化学氧化去除水中的四环素

以钛基锡锑电极为阳极,研究了电化学氧化技术对水中四环素的去除效果。考察了电流密度(5~25 mA·cm~(-2))、极板间距(5~25 mm)、四环素初始浓度(5~100 mg·L~(-1))和电解质种类(NaClO_4、Na_2SO_4和NaNO_3)对四环素电化学降解效率的影响。研究表明:钛基锡锑电极电化学降解四环素反应符合一级反应动力学规律(R~20.95);四环素降解效率随电流密度增大而增大,当电流密度大于15 mA·cm~(-2)时,四环素的降解反应受传质控制;四环素降解效率随极板间距增大而减小,在传质控制条件下,反应速率与极板间距成反比;初始浓度小于20 mg·L~(-1)时,受传质影响,四环素降解效率基本不随初始浓度变化,当初始浓度大于20 mg·L~(-1)时,四环素降解效率随初始浓度增大而减小;Na_2SO_4为电化学降解水中四环素较合适的电解质。     

鼠伤寒沙门氏菌的紫外灭活及光复活抑制的研究

研究了鼠伤寒沙门氏菌的紫外失活动力学、在日光灯下的光复活现象以及氯对其光复活的抑制。结果表明,鼠伤寒沙门氏菌的紫外失活动力学曲线分为滞后区、一级动力学区、拖尾区三阶段,在PBS中的一级动力学失活速率常数为0.9041 cm2/mJ。而紫外灭活后的鼠伤寒沙门氏菌在日光灯下存在光复活。当紫外剂量为10 mJ/cm2时,鼠伤寒沙门氏菌在日光灯下照射3 h内发生明显的光复活,浓度从8.6×103CFU/mL增加到4.1×106 CFU/mL;但是在紫外消毒后,投加1 mg/L的氯可以有效抑制该细菌的光复活,投加2 mg/L的氯可以在10 min内全部灭活。因此,紫外-氯联合消毒能够有效的抑制鼠伤寒沙门氏菌细菌光复活,使其得到高效灭活。     

反渗透海水淡化水的消毒稳定性

采用次氯酸钙、二氧化氯和紫外线3种消毒方法对反渗透海水淡化水进行消毒,综合p H、总溶解性固体(TDS)、余氯、大肠杆菌数等指标研究了消毒剂量和水质随贮水时间的变化。结果表明,消毒剂最佳剂量分别为次氯酸钙5mg·L~(-1),二氧化氯1 mg·L~(-1),紫外线5 m J·cm-2。经次氯酸钙消毒后淡化水的p H和TDS逐渐升高,7 d后基本稳定;而二氧化氯消毒后淡化水的p H略有降低,6 d后基本不变,TDS变化则相反。紫外线消毒后p H和TDS几乎不变,但大肠杆菌容易复活,第7天检出浓度为18 CFU·L~(-1)。     

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L~(-1))的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L~(-1)时达到0.185 7 min~(-1);随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min~(-1))的增加,k从0.030 49 min~(-1)增大到0.217 77 min~(-1);随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min~(-1)增加到0.205 49 min~(-1);随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L~(-1))的增加,k从0.253 68 min~(-1)降低到0.036 82 min~(-1);随着反应温度(10~50℃)的增加,k从0.120 62 min~(-1)增加到0.466 46 min~(-1)。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea=2.616 7×104J·mol~(-1)),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。     

生态透水带去除洱海流域生活污水氮的效果

洱海流域部分村镇生活污水缺乏系统收集及管理而直排,对洱海水质造成了显著不利影响。通过构建生态透水带,旨在摸清其去除分散式生活污水中氮的能力、机理、植物种类对除氮的影响及透水带最佳宽度。构建了4条规格为4 m×1 m×0.5 m的生态透水带,均匀敷设厚0.3 m,粒径10~18 mm(平均14 mm)的碎石。其中3条分别种植本地植被芦苇、水葱和香蒲,余下1条为空白带。实验周期3个月,每星期采水样1次,持续进水,水量0.3 m3·d~(-1),水力负荷7.5cm·d~(-1),进水总氮(TN)平均浓度31.15 mg·L~(-1)。结果表明,透水带具有很好的除氮效果,TN去除率依次为:香蒲(80.22%)水葱(76.98%)芦苇(69.23%)空白(63.61%),植物类型对透水带TN去除效果影响显著(P0.05)。平均TN出水浓度依次为:香蒲(6.16 mg·L~(-1))、水葱(7.17 mg·L~(-1))、芦苇(9.58 mg·L~(-1))、空白(11.34 mg·L~(-1)),均达到了城镇污水处理厂污染物排放标准的一级A标准。平均氨氮出水浓度依次为:香蒲(4.47 mg·L~(-1))、水葱(5.48mg·L~(-1))、芦苇(8.23 mg·L~(-1))、空白(9.67 mg·L~(-1)),种植植物的条带达到了城镇污水处理厂污染物排放标准的一级B标准。在TN去除率为80%时,不同透水带最佳宽度不同,香蒲(3.9 m)水葱(4.7 m)芦苇(6.3 m)空白(8.6 m)。     

ZnIn_2S_4可见光催化降解水中的双氯芬酸

通过水热法制备了可见光下响应的光催化剂ZnIn_2S_4,研究了水中痕量医药类物质双氯芬酸的光解和光催化降解效果与降解途径,同时对催化剂进行了扫描电镜、X射线衍射、紫外可见漫反射、氮吸附和羟基自由基捕获的测试。结果表明,ZnIn_2S_4的比表面积为91.3 m2·g-1,且在可见光照射下具有良好光催化性能。以卤钨灯模拟太阳光,在双氯芬酸初始浓度100μg·L~(-1),ZnIn_2S_4投加浓度10 mg·L~(-1)条件下反应5 h可降解水中98%的双氯芬酸。卤钨灯直接光解5 h可降解91%的双氯芬酸。光解和光催化反应均符合假一级反应动力学,光催化反应速率是光解反应速率的1.5倍。双氯芬酸光解过程中主要发生光环化反应,生成了2-(1-氯-9H-咔吧唑-8-基)-乙酸;光催化过程则主要通过羟基自由基氧化降解双氯芬酸,中间产物主要有1-氯-8-甲基-9H-咔吧唑及2,6-二氯-N-邻甲苯基苯胺。     

三氯异氰尿酸在窖水中的余氯衰减规律及消毒效果

为保持集雨窖水水质,提高饮用水安全性,采用向窖水中投加三氯异氰尿酸(trichloroisocyanuric acid,TCCA)的消毒方法,检测主体水的余氯衰减规律和微生物的变化情况,重点研究了消毒剂投加量、温度及pH等因素的影响。实验结果表明:余氯衰减过程符合一级动力学模型;随初始氯投加量的增大,水中余氯衰减量增大,余氯衰减系数减小且与初始投加量的倒数成线性正相关;随水中有机物等反应物浓度的降低,余氯衰减量减少,余氯衰减系数减小;随温度的升高,余氯衰减量增大,衰减系数增大;随pH的增大,余氯衰减量减少,衰减系数减小;水中菌落总数的灭活率随消毒剂投加量的增加而增大。当消毒剂浓度为1.5～2.5 mg·L~(-1)时,在60 min内可完成对菌落总数99.0%的灭活;当消毒剂浓度大于2.5 mg·L~(-1)时,在30 min内可完成对菌落总数99.9%的灭活。在pH为6～9时,pH越小,消毒效果越好;在10～30℃时,温度越高,消毒效果越好;水中氨氮存在时,氯胺的生成会减弱短期消毒效果。与传统氯制消毒剂相比,TCCA在窖水消毒方面有较好的应用前景。     

西北地区地表水处理传统工艺高锰酸钾安全强化预氯化中试研究

为了比较西北地区沉淀与气浮工艺处理地表水效果的异同,并为水厂实际运行提供意见和参考,在中试条件下,以优化高锰酸钾预氧化的方式,降低前加氯的投量,增加助凝剂中高锰酸盐的投量和投加比例,通过系统实验筛选,发现对于混凝沉淀和混凝气浮工艺当PAFC投加量分别为16、9 mg·L~(-1),助凝剂为8、4.5 mg·L~(-1)时,2种工艺出水浊度均能控制在1 NTU左右。对于沉淀和气浮工艺,当PAFC投加量为16 mg·L~(-1),预氯化投氯量为0.4 mg·L~(-1),助凝剂中高锰酸钾比例为1.0%时,对水合三氯乙醛(CH)的形成控制效果最佳且相对比较经济,同时也可以更好地控制其他水质指标。     

厌氧共代谢条件下苯胺黑药的生物降解

采用自制厌氧反应器进行不同基质与苯胺黑药的共代谢特性研究。结果表明,经过72 d的驯化,反应器启动完成。在不同基质种类和比例条件下,蔗糖、乙酸钠、葡萄糖、淀粉和维生素C对苯胺黑药的厌氧降解有促进作用。当乙酸钠与苯胺黑药的质量比为2∶1时降解效率最高,出水苯胺黑药浓度23.21 mg·L~(-1),降解率82.00%,出水COD为35.6 mg·L~(-1),去除率92.90%。对外加基质与苯胺黑药质量比为2∶1时的实验数据进行动力学分析,发现无外加基质组和共代谢基质为葡萄糖、蔗糖、淀粉和乙酸钠时,苯胺黑药的降解过程均符合一级动力学规律,而维生素C并不符合。反应速率常数的顺序为乙酸钠淀粉葡萄糖蔗糖空白。     

芒果核壳炭的制备及对水中Cr~(6+)的吸附

以芒果核壳为原料通过H3PO4活化制备了新型的吸附剂H3PO4-C。考察了影响该吸附剂对水体中Cr(VI)的去除效果的因素,并研究了吸附动力学特征和吸附过程控制机理。结果表明,芒果壳生物质炭对Cr(VI)具有良好的吸附能力,在25℃下,较佳的吸附条件为:当投加量为3 g·L~(-1),Cr(VI)初始浓度为50 mg·L~(-1),溶液p H值为3时,吸附5h,去除率为93.8%。准一级、准二级动力学模型用来拟合吸附过程,结果表明,准二级动力学符合该吸附过程,吸附速率常数为0.001 3 g·(mg·min)-1。用Langmuir和Freundlich模型描述吸附等温过程,结果说明,该吸附过程服从Langmuir吸附,饱和吸附量为28.571 mg·g-1,内扩散为该吸附过程的限速步骤,内扩散系数D=4.21×10-9cm2·s-1。     

海河干流天津段氮磷对藻类生长的影响及动力学分析

本实验以海河干流天津段水体为对象,对其中四种典型共存藻类(即铜绿微囊藻、小球藻、卵囊藻和席藻)在不同氮磷营养盐环境条件下的响应生长规律进行了过程表征及动力学研究。实验结果表明,N/P在10~40范围适宜藻类生长,N/P为10时藻类比增长率最大;氮浓度水平在2.0~15 mg·L~(-1)、磷浓度水平在0.2~1.5 mg·L~(-1)内,藻类比增长率随着氮磷浓度的升高而增大,当氮浓度为15 mg·L~(-1),磷浓度为1.5 mg·L~(-1)时达到最大,优势藻为卵囊藻;通过Monod藻类生长动力学分析得出,藻类最大比增长率为0.050 8,半饱和常数为0.157,表明目标河段水华暴发风险相对较低,且磷是藻生长限制性因子。     

Mn掺杂TiO_2纳米材料的制备及可见光催化降解水中腐殖酸

以钛酸正丁酯为钛源,MnSO_4为锰源,采用溶胶-凝胶法,制备Mn-TiO_2光催化剂。经扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)等手段进行表征,同时通过对水中腐殖酸(HA)的降解实验,探讨不同煅烧温度下制备Mn-TiO_2的可见光催化性能。结果表明,在350~500℃煅烧下制备的Mn-TiO_2均为锐钛矿型,其光响应范围可不同程度拓宽到可见光区;煅烧温度是影响可见光催化活性的重要因素,过高或过低都不利,400℃煅烧制备的Mn-TiO_2催化剂可见光活性最佳;投加此催化剂1 g·L~(-1),对初始浓度5 mg·L~(-1)的HA水溶液可见光反应240min后,降解率达75.1%,且光催化反应过程符合准一级动力学,其表观速率常数为0.006 6 min~(-1)。     

超声联合过硫酸钠去除水中三氯生

采用超声(US)联合过硫酸钠(SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,GC/MS鉴定识别了联用工艺降解产物,考察了US功率、SPS的投加量、pH值、碳酸盐和溴离子等对TCS去除的影响。结果表明2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为其主要降解产物,US/SPS工艺强化了单独US去除效果,SPS浓度为4 mmol·L~(-1),US功率为600 W时,初始浓度为410μg·L~(-1)的TCS 120 min后去除率可达100%。TCS的降解符合拟一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.028 min~(-1)。TCS的去除率随SPS浓度的增加先增大后减小,实验范围内(0~600 W)TCS去除率随US功率增加而增大,强酸强碱环境不利于TCS的去除,TCS去除率随碳酸氢钠浓度的增加先减小后增大,碳酸钠的加入对TCS去除影响不大,溴离子对TCS的去除具有抑制作用。     

紫外活化过硫酸盐/甲酸体系还原水中Cr(Ⅵ)机理及影响因素

采用紫外活化过硫酸盐/甲酸体系所产生的还原性二氧化碳阴离子自由基(CO_2~(·-)),研究了水溶液中高浓度Cr(Ⅵ)的去除效果;使用电子自旋共振(ESR)技术,鉴定识别了体系中产生的活性自由基;分析了体系的活化机理及其对Cr(Ⅵ)的还原机制;考察了过硫酸盐投加量、初始pH、腐殖酸、无机阴离子(Cl~-、HCO_3~-和NO_3~-)及初始Cr(Ⅵ)浓度等对Cr(Ⅵ)去除的影响。结果表明:紫外活化过硫酸盐/甲酸体系可以有效还原Cr(Ⅵ),当过硫酸钠与甲酸浓度分别为20 mmol·L~(-1)和40 mmol·L~(-1),未调初始pH为2.4时,初始浓度为200 mg·L~(-1)Cr(VI)在50 min内基本完全可被还原;此外,Cr(Ⅵ)还原去除率随过硫酸盐浓度升高而增强,在酸性条件下(pH=2.4),体系对Cr(Ⅵ)的还原效率最高,随着pH的增大,还原效率明显降低。进一步研究表明, Cl~-、HCO_3~-和NO_3~-对Cr(Ⅵ)的还原都存在抑制作用,在相同浓度下,其抑制程度分别为HCO_3~-NO_3~-Cl~-,腐殖酸也对Cr(Ⅵ)的去除存在抑制作用。紫外活化过硫酸盐/甲酸体系还原Cr(Ⅵ)过程符合零级反应动力学方程,其动力学常数为78.467μmol·(L·min)~(-1)。本研究结果为Cr(Ⅵ)废水的处理提供了一种高效的还原新技术。     

麦饭石固定化SRB污泥颗粒处理模拟煤矿酸性废水的适应性

针对多组分煤矿酸性废水(ACMD)污染严重、治理费用高的特点,采用PVA—硼酸包埋交联法制作以硫酸盐还原菌(SRB)和盐改性麦饭石为主体的固定化颗粒,依据不同水力负荷和污染负荷构造3组动态柱,对固定化颗粒进行水力条件适应性实验研究。结果表明,固定化颗粒在低水力负荷0.085 m3·(m~2·d)-1,水力停留时间32.495 h下运行效果较好,SO_4~(2-)和Mn~(2+)去除率分别为65.90%和37.65%,出水COD浓度635.06 mg·L~(-1),总铁元素TFe释放量4.03 mg·L~(-1),出水pH 6.94。提高污染物SO_4~(2-)和Mn~(2+)浓度到(2 657±96)mg·L~(-1)和(13.33±1.75)mg·L~(-1),SO_4~(2-)和Mn~(2+)去除率仍可达40.07%和20.52%,出水COD浓度64.07 mg·L~(-1),总铁元素TFe释放量2.69 mg·L~(-1),出水pH为7.38,综合处理效果较好,颗粒对高浓度污染物适应性较强,具有一定抗冲击负荷能力。     

臭氧催化氧化-BAF组合工艺深度处理抗生素制药废水

针对抗生素制药废水组分复杂、毒性强、难生物降解的特点,以Ce负载天然沸石作为催化剂(Ce/NZ),采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池(BAF)组合工艺对抗生素制药废水二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,Ce/NZ催化剂可显著改善臭氧预处理单元的处理效率,在臭氧进气浓度为50 mg·L~(-1)、臭氧进气量为600 mL·min~(-1)、催化剂用量为1 g·L~(-1)、臭氧反应时间为120 min的条件下,臭氧催化氧化预处理对抗生素制药废水的COD去除率达到43%,平均COD由220 mg·L~(-1)降至125 mg·L~(-1),BOD_5/COD由0.12升至0.28,废水的可生化性得到显著提高。臭氧预处理单元出水采用BAF进行生化处理,在进水平均COD为125 mg·L~(-1)、平均NH_4~+-N为12 mg·L~(-1)、水力停留时间为4 h、气水比为4∶1的条件下,COD和NH_4~+-N的平均去除率分别为62%和64%。组合工艺处理后出水平均COD和NH_4~+-N分别为46 mg·L~(-1)和4.1 mg·L~(-1),出水水质可以稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903-2008)。相较于单独BAF工艺,组合工艺出水COD和NH_4~+-N平均去除率分别提高了66%和15%,出水水质明显优于单独BAF工艺出水。     

CuO活化过硫酸盐对孔雀石绿的降解

为研究CuO在活化过一硫酸氢盐(PMS)与过二硫酸盐(PS)降解染料时的差异,通过单因素控制实验,探究PMS/PS浓度、CuO投加量、初始pH和氯离子对CuO/PMS和CuO/PS体系降解孔雀石绿染料(MG)的影响。结果表明:常温常压下,在MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PMS浓度为250μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)的条件下,60 min后CuO/PMS体系对MG的降解率为86.73%;当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PS浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,60 min后CuO/PS体系对MG的降解率为79.07%,过量的CuO和过低的pH均会降低体系的氧化能力。当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),氧化剂浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,CuO/PMS体系与CuO/PS体系对MG降解率分别为80.35%和79.07%,降解效果大致相当。在地下水/工业废水中氯离子普遍存在情况下,CuO/PS体系由于不产生硫酸根自由基,则避免了氯代副产物的生成,因而相对硫酸根自由基氧化体系具有一定优势。动力学分析显示,两种体系中MG的降解均遵循一级反应动力学模型。     

改性松针对水中壬基酚的吸附

研究了由乙醇改性后的松针对水中壬基酚的吸附去除效果;探讨了其吸附过程的热力学和动力学行为;考察了pH、温度对吸附效果的影响。实验结果表明,改性松针对水中壬基酚具有很好的吸附能力,当壬基酚浓度为10 mg·L~(-1),溶液30 m L、吸附剂投加量为1 g、温度为25℃、pH值为7时,35 min达到吸附饱和,实验饱和吸附量为0.279 mg·g~(-1),吸附去除率为93.3%;吸附过程符合准一级动力学方程,并能够同时满足Langmuir和Freundlich吸附等温吸附模型。